2015年10月27日星期二

發動機加工生產線設備的選擇



  在缸體、缸蓋混合生產線的加工系統中,設備的選擇,首輸送機先應保證滿足產品圖樣的精度要求,其次是效率(生產線的節拍)。選擇有兩條通則:一是設備應具有高效性,二是滿足市場的需求。產品的改進隨機都在不斷地發生,引起零部件結構的變化,加工工藝和設備應適應其變化。

  中國汽車工業剛剛起步時,加工中心也剛剛進入中國,人們對加工中心的認知處於陌生階段。當時國內的發動機廠,由於產品的單一、產量低,大多數選擇的是組合機床自動線。
  例如:一組缸蓋自動生產線往往由幾條自動線共同組成,自動線與自動線之間要由缸蓋的轉向機構來連接,這是因為每條自動線只能加工缸蓋某一面上的要素,缸蓋定位夾緊完成後才能加工。定位和夾緊面(包括定位夾緊原件)不能與待加工面的刀具干涉。因為受到組合機床本身結構的限制,與加工中心相比,每台組合機床加工內容要少得多,所以,生產節拍短、效率高。
  由於組合機床一旦上線,就不能增加加工工步,也不能減少原有加工工步內容,無法更改工藝內容,適應不了產品的變化。例如:產品性能的提升,帶來工件結構的變化,而加工工藝、設備卻不能隨之變化。為此,如果要完成增加的工藝內容,只能在線外另設加工機床上完成。生產准備時間長,無疑增加了 工件的物流和加工成本。
  組合機床主軸箱的設計,選擇各種類別的主軸時(鑽孔主軸,攻螺紋主軸等),兩主軸之間中心距離也有一定的規定值,加工件的孔中心距離只能大於規定值(原因是設計組合機床主軸箱主軸時,兩主軸的軸承間應有滿足主軸箱強度規定的主軸箱壁厚),所以,孔中心距小於規定值的孔,只能在兩台組合機床上分別加工,增加組合機床的台數,而孔中心距誤差由於兩次定位相對大於一次定位,所以,每台組合機床加工內容受到限制,也使得組合機床台數增加,造成組合機床自動線布置很長。 
適應工藝不斷變化的靈活性 
隨著科技的進步和市場需求的變化,當今中國汽車市場呈現出多品種、小批量的局面,汽車對排放、噪聲、舒適、美觀的要求越來越高,發動機改進是經常發生的。在加工中,鋁擠型工作桌隨時有增加或減去工步內容的事件發生。采用加工中心機床,具有能適應工藝不斷變化的特性。  
例如:在加工479Q缸蓋後端面孔系時,由於發動機相位傳感器結構的改進,安裝位置從排氣凸輪軸後端移到缸蓋後端面,我們只要在缸蓋生產線OP60工序的編程上增加兩個工步,同時在刀庫裡增加相應的刀具很快就完成了。由於生產准備時間短,產品改進對生產線產量幾乎沒有影響。  
同樣,在加工缸體側面發電機安裝孔時,雖然加工孔中心距很小,但是由於加工中心機床是單主軸加工,可安排在一道工序集中加工,不存在(組合機床)孔中心距的限制。
  生產線上節拍最長的工序,往往都發生在加工中心的工序上,因為加工中心在安排工序時,同一平面的孔盡量集中地在一道工序中完成,也是造成節拍長的原因。所以,平衡好各加工中心工序工步內容,是編制好工藝和控制生產線節拍的關鍵。在整條生產線建設中,為了擴大產量,保證整條線的生產節拍,生產線采用加工中心並列平行布置,即相對兩台加工中心同時完成一個工序內容,這樣,該工序上節拍等於原生產節拍的一半,達到生產線上節拍的平衡。 
生產線上的加工中心不同於通用加工中心,不像通用加工中心那樣功能多,結構復雜,或者稱其“專機式”加工中心更合適。它具有通用加工中心的部分功能,但專用性突出,工序內容基本不變,采用專用夾具。工件可以在X、Y、Z軸上作軸向移動,增加了旋轉的C軸(分度盤),工件也可以作旋轉,刀庫容量也沒有通用加工中心大,結構比通用的簡化,如切削液系統也可集中供給,加工中心以滿足本工序加工內容為准則。  
 
組合機床和加工中心如何揚長避短?由組合機床和加工中心組成的混合生產線,比較完滿地解決了兩者之間的問題。
  設備的選擇,與工序內容和工序特性有關。以下分別說明。  
1。組合機床的選用  
組合機床用在粗(特別是重切削)、精加工工件那些具有不變的特性的要素時采用。例如:缸體的主軸承孔、缸孔、主軸承蓋結合面兩側面、前後面、主油道孔、頂底面等,在這些不變特性的要素區域,采用組合機床具有加工中心所沒有的高效率的優勢。 
(1)在加工缸體主軸承蓋結合面的兩側面,采用多片三面刃銑刀,按主軸承蓋結合面兩側面的軸向尺寸,排列在一根主軸上,采用垂直進刀。雖然切削負荷重、抗力大,但由於組合機床剛性高,能適應重切削,生產節拍短、效率高。收效很好。  
(2)圖樣規定,缸體缸孔中心線與頂面有垂直度要求,采用立式4軸精鏜缸孔和立式精銑頂面的雙工位組合機床加工(先精鏜缸孔,加工完畢後精鏜杆退出缸孔,精鏜結束。液壓滑台驅動工件實現頂面精銑,精銑頂面結束,液壓滑台退回原位,准備下一個加工循環),保證圖樣位置的精度要求和表面粗糙度要求。如果在加工中心安排加工,本工序也是很困難的。
(3)加工缸體主軸承孔,采用臥式雙工位粗、精組合機床,由於曲軸止推面加工安排在粗鏜主軸承孔完成後加工,保證了止推面對主軸承孔中心的垂直度,精鏜工位安排了後油封蓋兩定位孔,變速箱兩定位孔和前機油泵兩定位孔,都安排在精鏜主軸承孔完成後加工,保證了它們對主軸承孔中心的位置度。    
2。加工中心的選用  
加工中心加工那些具有可變的特性要素,例如:傳感器安裝孔。孔距小,孔密集的場合,如進氣管、排氣管安裝螺紋孔不適合組合機床加工。同樣一台加工中心的工序內容,如果安排在組合機床加工,就要數台組合機床才能完成。同時,造成生產線布置長。  
由組合機床和加工中心組成的混合生產線是一種剛柔並濟生產線的結構,適應了中國汽車發展。而國內機床廠經過改革開放的實踐,設計制造技術已愈發成熟,加工精度能夠符合圖樣要求,相對由國外進口的、由加工中心、組合機床組成的全柔性自動線以及混合生產線整體投資要少得多,維修方便、配件便宜、供應方便,比較符合目前國內小批量、多品種的汽車市場變化。
  完美的加工解決方案是不存在的,每種設備都有其特性,問題的關鍵是在設計工藝方案、選擇設備時,找到生產線上相應設備負荷的平衡點,使設備好用、夠用、適用。設備的特性發揮到極致生產線設備就好。當然,真正達到此境界,只有不斷地學習和實踐。

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